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量子物理学的起点是对黑体辐射和光电效应的解释。黑体辐射如果用经典物理学来解释,就会产生紫外灾难的悖论。于是普朗克最早提出了量子理论。而光电效应,用传统的光波动说无法解释,于是爱因斯坦最早提出了光是光子流,具有波粒二象性,并因此获1921年诺贝尔物理学奖。

波尔根据卢瑟福的原子结构模型,最早提出氢原子的量子化轨道理论,用以解释氢原子的光谱,获得了成功。但这一理论在解释多电子原子的光谱时遇到了困难。

接下来,海森堡提出了一切微观粒子的测不准原理。而德布罗意最早通过电子通过晶体形成的衍射环,提示了物质波,即一切微观粒子流具有波动性。

针对玻尔模型的缺陷,薛定锷提出了薛定锷方程,用以解释原子轨道。而狄拉克在此基础上结合狭义相对论,又提出了狄拉克方程。

通过研究微观粒子的自旋,科学家将微观粒子分为玻色子(比如光子、碳-12核、氘核)和费米子(比如电子、质子、中子、氕核等)两类,指出两者分别符合玻色-爱因斯坦统计和费米-狄拉克统计。

人们在研究人工核反应时,发现了正电子,后来又发现了负质子,于是反物质理论建立了起来。

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